疲劳(1)复习过程.ppt

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1、疲劳(1)一、交变应力：构件内一点处的应力随时间作周期性变化，这种应力称为交变应力。折铁丝疲劳强度PP金属疲劳造成的事故1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。据150多年来的统计，金属部件中有80％以上的损坏是由于疲劳而引起的。在人们的日常生活中，也同样会发生金属疲劳带来危害的现象。一辆正在马路上行走的自行车突然前叉折断，造成车翻人伤的后果。炒菜时铝铲折断、挖地时铁锨

2、断裂、刨地时铁镐从中一分为二等现象更是屡见不鲜。金属疲劳造成的事故交变应力与疲劳破坏PPmntA1234t12341A点应力：1-2-3-4-1交变应力与疲劳破坏交变应力的特点：1、交变应力下构件的强度远小于静载荷作用下的强度极限，甚至小于屈服极限。2、破坏时，不论是脆性材料和塑性材料，均无明显的塑性变形，且为突然断裂，通常称疲劳破坏。3、疲劳破坏的断口，可分为光滑区及晶粒粗糙区。在光滑区可见到微裂纹的起始点（疲劳源），周围为中心逐渐向四周扩展的弧形线。交变应力与疲劳破坏三、疲劳宏观断口的特征断口拥有三个形貌不同的区域：疲劳源、疲劳区、瞬断区。

3、随材质、应力状态的不同，三个区的大小和位置不同。1、疲劳源裂纹的萌生地；裂纹处在亚稳扩展过程中。由于应力交变，断面摩擦而光亮。加工硬化。随应力状态及应力大小的不同，可有一个或几个疲劳源。2、疲劳区（贝纹区）断面比较光滑，并分布有贝纹线。循环应力低，材料韧性好，疲劳区大，贝纹线细、明显。有时在疲劳区的后部，还可看到沿扩展方向的疲劳台阶（高应力作用）。3、瞬断区一般在疲劳源的对侧。脆性材料为结晶状断口；韧性材料有放射状纹理，边缘为剪切唇。(c)2003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc

4、.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.Figure6Schematicrepresentationofafatiguefracturesurfaceinasteelshaft,showingtheinitiationregion,thepropagationoffatiguecrack(withbeammarkings),andcatastrophicrupturewhenthecracklengthexceedsacriticalvalueattheappliedstress第十二

5、章交变应力交变应力与疲劳破坏交变应力超过一定的限度，在构件上应力集中处，产生微裂纹，再向四周扩展，形成宏观裂纹，而不断扩展。扩展中裂纹表面摩擦，形成光滑区；随着裂纹的扩展，形成弧形。当表面被削弱至不能承受所加载荷而断裂，即为脆断粗糙区。疲劳破坏产生的过程可概括为：裂纹形成裂纹扩展断裂第十二章交变应力交变应力与疲劳破坏Figure6.47Fatiguefracturesurface.(a)Atlowmagnifications,thebeachmarkpatternindicatesfatigueasthefracturemechanism.Th

6、earrowsshowthedirectionofgrowthofthecrackfront,whoseoriginisatthebottomofthephotograph.(Image(a)isfromC.C.Cottell,‘‘FatigueFailureswithSpecialReferencetoFractureCharacteristics,’’FailureAnalysis:TheBritishEngineTechnicalReports,AmericanSocietyforMetals,1981,p.318.)(b)Atveryhig

7、hmagnifications,closelyspacedstriations(条痕,条纹状)formedduringfatigueareobserved(x1000)交变应力与疲劳破坏§交变应力的几个名词术语一、循环特征：三、应力幅：二、平均应力：smsminsmaxsaTts疲劳强度应力循环:一点的应力由某一数值开始，经过一次完整的变化又回到这一数值的一个过程。smt四、几种特殊的交变应力：1.对称循环：sminsmaxsaTs疲劳强度ts2.脉动循环：3.静循环：五、稳定交变应力：循环特征及周期不变。sminsmaxsatssmsmsmins

8、max疲劳强度例1发动机连杆大头螺钉工作时最大拉力Pmax=58.3kN，最小拉力Pmin=55.8kN，螺纹内径为d=1